海豚和其他齿鲸类——或称齿鲸亚目（Odontocetes）——利用头部发出声音，帮助它们在浑浊的海洋环境中进行交流、导航和捕猎。这些有时像嘎吱声一样的声音，揭示了对它们生存至关重要的、关于浑浊海洋世界的信息。一些新的基因分析表明，使齿鲸类回声定位的脂肪组织集合体可能从它们的头骨肌肉和骨髓进化而来，从而改变了这些动物的进食和感知世界的方式。这些发现被描述在一项发表在2024年4月《基因》期刊上的研究中。
齿鲸类包括许多海豚物种，以及虎鲸、抹香鲸、白鲸和独角鲸。回声定位由它们头部一个称为额隆（melon）的球状脂肪组织产生。
在海豚和齿鲸类的颌骨旁边，有一组发声的下颌外脂肪体（EMFB）。另一组称为下颌内脂肪体（IMFB）的声学脂肪体位于颌骨内部。额隆、下颌外脂肪体和下颌内脂肪体的进化对于这些海洋哺乳动物回声定位的发展至关重要。然而，关于这些脂肪组织本身在基因上是如何起源的，我们知之甚少。
“齿鲸类为了适应水生生活，经历了显著的退化和适应，”北海道大学博士生、该研究的合著者Hayate Takeuchi在一份声明中说。
这些适应之一是部分丧失嗅觉和味觉，同时获得了回声定位能力。为了更深入地从基因层面研究这一和其他适应，北海道大学的研究团队分析了在这些声学脂肪体中表达的基因的DNA序列。他们测量了港湾鼠海豚（Phocoena phocoena）和太平洋白边海豚（Lagenorhynchus obliquidens）的基因表达。
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他们发现，通常与肌肉功能和发育相关的基因在额隆和颌骨外部的EMFB中活跃。还有证据表明，这种脂肪与一种叫做咬肌的肌肉存在进化联系。在人类中，咬肌连接下颌骨和颧骨，是咀嚼的关键肌肉之一。
“这项研究揭示了齿鲸类在水生适应过程中，用听觉和进食生态学上的EMFB取代咀嚼肌的进化权衡至关重要，”该研究的合著者、基因组科学家兼进化生物学家Takashi Hayakawa在一份声明中说。“这是从咀嚼食物转变为直接吞咽食物的进化转变的一部分，这意味着咀嚼肌不再需要了。”
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当研究团队分析颌骨内部的下颌内脂肪的基因表达时，他们发现了与某些免疫反应和一种叫做T细胞的抗感染白细胞的调节相关的活跃基因。该团队认为，这是由于其靠近有助于产生T细胞的骨髓，需要进一步研究。
该团队还感谢北海道搁浅网络（Stranding Network Hokkaido）在研究中的重要作用，因为这项研究使用的样本是由他们收集的。该组织收集了北海道海岸和河口搁浅鲸鱼的样本。对搁浅海洋哺乳动物进行尸检，对于采样和研究潜在的搁浅和死亡原因，以及解剖学、生理学和进化研究至关重要。
